Управляемость и инерционные характеристики судна на мелководье и в узкости

Влияние мелководья на управляемость судна проявляется в следующем: • резко ухудшается устойчивость судна на курсе, повышается рыскливость; • ухудшается поворотливость судна, значительно уменьшаются углы дрейфа и соответственно увеличивается радиус циркуляции.

Происходит это по следующим причинам. Как уже говорилось, движущееся судно имеет перепад давлений вдоль корпуса. В результате этого уровень воды в средней части пониженный, а в районе форштевня и ахтерштевня - повышенный. Перепад уровней воды в кормовой оконечности приводит к тому, что вода, перетекая от повышенного уровня к пониженному, образует попутный поток, скорость которого зависит от величины перепада уровней воды.

При движении судна на мелководье перепад давлений (и как следствие - уровней воды) увеличивается по мере приближения скорости судна к ее критическому значению V_кр .

Вращающий момент, создаваемый пером руля, при всех прочих равных условиях зависит от скорости набегающего потока. Увеличение скорости попутного потока при выходе судна на мелководье снижает скорость набегающего на перо руля потока и, как следствие, снижает эффективность рулевого устройства.

Другим фактором, влияющим на управляемость, является то, что при выходе судна на мелководье для сохранения прежней скорости требуются большие энергетические затраты, чем на глубокой воде. Эта дополнительная энергия расходуется на то, что в процесс волнообразования вовлекаются дополнительные массы воды. Таким образом происходит увеличение кинетической энергии движущейся вместе с судном воды, а следовательно, и кинетической энергии системы “судно плюс присоединенные массы воды”.

Увеличение инерционности судна при падении эффективности пера руля приводит к ухудшению маневренных и тормозных характеристик судна.

 

Рис. 5.9. Влияние мелководья на радиус циркуляции

 

При одинаковой начальной скорости тормозной путь на мелководье и на глубокой воде отличаются незначительно.

При движении судна в узкости наблюдаются те же явления в поведении судна, что и на мелководье с неограниченной акваторией, только проявляется все это в более резкой форме.

 

Гидродинамическое взаимодействие расходящихся судов

При расхождении на небольших траверзных расстояниях двух судов возникает опасная навигационная ситуация. В этом случае возникают дополнительные внешние силы, обусловленные гидродинамическим воздействием корпусов. В результате суда могут потерять управляемость и произойти их столкновение.

 

Рис. 5.10. Расхождение судов на малых траверзных расстояниях

 

В зависимости от сочетания различных факторов и взаимного положения судов возникающие на корпусах судов поперечные силы и моменты могут менять свой знак и может происходить не только «притяжение», но и «отталкивание» судов.

При сближении судов на контркурсах под влиянием областей повышенного давления носовые оконечности будут отталкиваться.

 

 

Когда форштевни разойдутся, массы воды устремятся в области пониженного давления, увлекая за собой носовые оконечности. Это наиболее опасный момент расхождения и для предотвращения столкновений суда должны быть одержаны. Когда суда выходят на траверз друг друга, они начинают притягиваться.

 

 

Далее все повторится в обратном порядке: кормовые оконечности устремятся в области пониженного давления, а после расхождения оттолкнуться.

 

 

Такие же явления отталкивания и притягивания будут наблюдаться и при обгоне. Однако из-за более длительного взаимодействия гидродинамических полей опасность столкновения при обгоне выше. При движении на обгон происходит резкое увеличение просадки обоих судов.

 

Рис. 5.11. Гидродинамическое взаимодействие судов при обгоне

 

Для уменьшения явлений отталкивания и притягивания при расхождении скорость судов не должна превышать 0,5 – 0,6 от значений критической скорости, а расстояние между судами должно быть не менее тройной, а при обгоне шестикратной ширины меньшего по размеру судна.